2015年度国家科学技术奖励大会8日在北京举行，此次国家科学技术奖共授予295项成果和7位外籍科技专家。其中国家自然科学奖42项，国家技术发明奖66项，国家科学技术进步奖187项，授予7名外籍科技专家国际科学技术合作奖。

2015年的国家自然科学奖、技术发明奖、科技进步奖受理项目和评审通过项目总数也进一步减少，较2011年减少21%。进步奖减少近100项，减幅近35%。

其中“皮肤与牙热-力-电耦合行为机理”荣获国家自然科学奖二等奖，由西安交通大学完成，主要完成人包括卢天健，徐峰，胡更开，林敏。

项目介绍：

本项目属于力学和传热学等学科的前沿交叉领域。

生物体在外界伤害性热、力刺激下通过组织结构变化和疼痛等电生理行为影响其功能，探索热、力刺激对生物体的疼痛机理及其量化是该领域的难题。目前，国内外相关研究未考虑多因素及交互作用影响，缺乏系统的理论模型和研究体系，无法对临床医学问题的解决进行有效指导。本项目经 10 余年系统研究，基于多学科交叉技术平台，原创性建立了热-力-电（疼痛）耦合行为的理论和研究体系，揭示了热应力在组织损伤和疼痛中的关键作用，推动了基于力学原理的生物技术在临床应用中的发展。主要发现点有：

（1）建立了生物组织的非傅立叶传热理论。发现传统傅立叶传热模型不适用于非均匀生物结构传热过程，建立了非傅立叶生物传热模型，揭示了热松弛时间参数对生物组织传热过程的影响机理，实现了生物组织传热过程的精确描述；将建立的理论应用于热损伤量化、烧伤治疗过程预测，为烧伤程度的临床鉴定、皮肤疾病热疗等关键问题的解决提供了有力工具。

（2）建立了皮肤组织热-力-电耦合行为理论。基于提出的非傅立叶生物传热理论，揭示了热应力影响疼痛的内在机理，建立了伤害性热刺激下关联外界刺激强度与神经电生理响应的统一理论模型，首次将疼痛研究从定性推向定量，填补了皮肤组织在异常温度下产生力学性能变化及热疼痛的理论空白；基于该理论构建了水凝胶仿生组织，为制备具有传感作用的人造皮肤提供了理论和技术支持。

（3）揭示了牙齿冷/热疼痛显著差异的力学机理。基于提出的皮肤组织热-力-电耦合行为理论，建立了牙齿热-力-电耦合模型，揭示了热应力作用下牙本质小管快速变形对小管液的挤出/吸入机制，发现牙髓神经末梢机械力感受器对不同流向小管液的敏感性不一致，阐释了冷/热刺激诱发牙髓神经不同放电模式的机理，解决了半世纪以来困扰口腔医学界的“冷刺激引起锐痛，热刺激引起钝
痛”这一难题。

这一项目成果在 Springer 出版社出版了疼痛力学领域第一本英文专著，在力学领域顶级期刊 J Mechphys Solid、AdvApplMech 和 ApplMech Rev 等发表SCI 论文 42 篇（JCR 一区 21 篇）。其中 20 篇核心论文的 SCI 他引 492 次。代表作 5 在 2012 年被选为 J Mechphys Solid 近五年引用次数最多的文章之一。成果得到 4 名院士、10 余名 ASME Fellow 等国际著名学者引用和积极评价。

著名力学家、荷兰科学院院士 van der Giessen 评论称：“Xu 和 Lu 的研究填补了皮肤在异常温度下产生力学性能变化以及相关热损伤的理论空白，这些创造性的研究及模型将对皮肤疾病的热治疗起到关键性指导作用”。基于项目完成人在该领域的贡献，受邀为 phil Trans R Soc A 编辑“多尺度生物组织热-力学”专刊。项目第一完成人作为大会主席举办了三届生物医学工程与生物力学国际会议，应邀做国际学术大会特邀报告 10 余次，作为中国代表成功当选国际理论与应用力学联合会（IUTAM，国际力学界最高组织）大会委员会委员。